第八章 第五节 直线、圆的位置关系

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第八章 第五节 直线、圆的位置关系

1.直线x +3y =0x 2+y 2-4x +1=0的位置关系是 ( )

A .直线与圆相切

B .直线与圆相交但不过圆心

C .直线与圆相离

D .直线过圆心

解析:直线x +3y =0的倾斜角为150°,顺时针旋转30°后为120°.方程为y =-3x . 圆的标准方程为(x -2)2+y 2=3. 又圆心(2,0)到直线y =-3x 的距离d =232

=3=r , ∴直线与圆相切.

答案:A

2.(2010·西安模拟)直线x +y =1与圆x 2+y 2-2ay =0(a >0)没有公共点,则a 的取值范围是 ( )

A .(0,2-1)

B .(2-1,2+1)

C .(-2-1,2+1)

D .(0,2+1)

解析:圆心(0,a ),半径r =a .

∴|a -1|2

>a ,∴0

3.已知半径为1( )

A .(x -5)2+(y +7)2=25

B .(x -5)2+(y +7)2=3或(x -5)2+(y +7)2=15

C .(x -5)2+(y +7)2=9

D .(x -5)2+(y +7)2=25或(x -5)2+(y +7)2=9

解析:当动圆圆心在定圆外时,动圆圆心(x ,y )到(5,-7)的距离为5,

∴(x -5)2+(y +7)2=25,

当动圆圆心在定圆内时,动圆圆心(x ,y )到(5,-7)的距离为3,

∴(x -5)2+(y +7)2=9.

答案:D

4.已知0<r <2+1,则圆x 2+y 2=r 2与(x -1)2+(y +1)2=2的位置关系是 ( )

A .外切

B .内含

C .相交

D .相离

解析:两圆连心线长|O 1O 2|=2,

r 1+r 2=r +2,|r 1-r 2|=|2-r |,因为0<r <2+1, 所以2<r +2<22+1,-2<r -2<1, 所以|2-r |<|O 1O 2|<r +2,所以两圆相交.

答案:C

5.由直线y =x +1 ( )

A .1

B .2 2 C.7 D .3

解析:设P (x 0,y 0)为直线y =x +1上一点,圆心C (3,0)到P 点的距离为d ,切线长为l , 则l =d 2-1,当d 最小时l 最小,

当PC 垂直直线y =x +1时,d 最小,此时d =22,

∴l min =(22)2-1=7.

答案:C

6.(2010·枣庄质检)将圆x 2+y 2=1沿x 轴正方向平移1个单位后得圆C ,若过点(3,0)的直线l 和圆C 相切,则直线l 的斜率为 ( )

A. 3 B .±3 C.33 D .±33

解析:圆C 的方程为(x -1)2+y 2=1,设直线l 的斜率为k ,方程为y =k (x -3),则

|2k |

1+k 2=1,∴k =±33

. 答案:D

7.直线2x -y =0ABC (C 为圆心)的面积等于 ( )

A .2 5

B .2 3

C .4 3

D .4 5

解析:由已知,C (2,-1), ∴点C 到直线2x -y =0的距离d =

55

=5, 由题意知,(|AB |2

)2+d 2=9, ∴|AB |=4,∴S △ABC =12

×4×5=2 5.

答案:A

8.(2009·全国卷Ⅱ)已知AC 、BD 为圆O :x 2+y 2=4的两条相互垂直的弦,垂足为M (1,

2),则四边形ABCD 的面积的最大值为________.

解析:设圆心O 到AC 、BD 的距离为d 1、d 2,垂足分别为E 、F ,则四边形OEMF 为

矩形,则有21d +22d =3.

由平面几何知识知

|AC |=|BD |=,

∴S 四边形ABCD =12

|AC |·|BD |

=(4-21d )+(4-22d )

=8-(21d +22d )=5, 即四边形ABCD 的面积的最大值为5.

答案:5

9.(2008·和圆C :x 2+y 2-8x +4y +16=0.

(1)求直线l 斜率的取值范围;

(2)直线l 能否将圆C 分割成弧长的比值为12

的两段圆弧?为什么? 解:(1)直线l 的方程可化为y =m m 2+1x -4m m 2+1

, 直线l 的斜率k =m m 2+1

, 因为|m |≤12

(m 2+1), 所以|k |=|m |m 2+1≤12

,当且仅当|m |=1时等号成立. 所以斜率k 的取值范围是[-12,12

]. (2)不能.

由(1)知l 的方程为y =k (x -4),其中|k |≤12

. 圆C 的圆心为C (4,-2),半径r =2.

圆心C 到直线l 的距离d =21+k 2

.

由|k |≤12,得d ≥45

>1,即d >r 2. 从而,若l 与圆C 相交,

则圆C 截直线l 所得的弦所对的圆心角小于2π3

. 所以l 不能将圆C 分割成弧长的比值为12

的两段弧. 10.圆O 1的方程为x 2+(y +1)2=4,圆O 2的圆心O 2(2,1).

(1)若圆O 2与圆O 1外切,求圆O 2的方程,并求内公切线方程;

(2)若圆O 2与圆O 1交于A 、B 两点,且|AB |=22,求圆O 2的方程.

解:(1)由两圆外切,

∴|O 1O 2|=r 1+r 2,r 2=|O 1O 2|-r 1=2(2-1),

故圆O 2的方程是:(x -2)2+(y -1)2=4(2-1)2,

两圆的方程相减,即得两圆内公切线的方程

x +y +1-22=0.

(2)设圆O 2的方程为:(x -2)2+(y -1)2=22r ,

∵圆O 1的方程为:x 2+(y +1)2=4,此两圆的方程相减,即得两圆公共弦AB 所在直线的方程:

4x +4y +22r -8=0. ①

作O 1H ⊥AB ,则|AH |=12|AB |=2,O 1H =2, 由圆心(0,-1)到直线①

=2, 得22r =4或22r =20,

故圆O 2的方程为:

(x -2)2+(y -1)2=4或(x -2)2+(y -1)2=20.

11.(2010·苏北三市联考)已知平面区域⎩⎪⎨⎪⎧ x ≥0y ≥0

x +2y -4≤0

恰好被面积最小的圆C :(x -a )2

+(y -b )2=r 2及其内部所覆盖.

(1)试求圆C 的方程.

(2)若斜率为1的直线l 与圆C 交于不同两点A ,B ,满足CA ⊥CB ,求直线l 的方程. 解:(1)由题意知此平面区域表示的是以O (0,0),P (4,0),Q (0,2)构成的三角形及其内部,且△OPQ 是直角三角形,

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